近日，中國科學(xué)院南海海洋研究所邊緣海與大洋地質(zhì)實(shí)驗(yàn)室（OMG）研究員趙明輝團(tuán)隊(duì)聯(lián)合浙江海洋大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)，在南海東北部沿馬尼拉海溝俯沖到弧-陸碰撞臺(tái)灣造山的地質(zhì)演化研究方面取得重要進(jìn)展。相關(guān)成果發(fā)表于《構(gòu)造物理》（Tectonophysic）。

論文第一作者、中國科學(xué)院南海海洋研究所助理工程師王星月介紹，板塊俯沖與弧陸碰撞是板塊構(gòu)造理論的核心部分。南海東北部是研究俯沖帶動(dòng)力過程與俯沖-碰撞構(gòu)造演化規(guī)律的天然實(shí)驗(yàn)室。南海沿東部邊界（馬尼拉海溝）向菲律賓海板塊俯沖，同時(shí)菲律賓海板塊與歐亞大陸邊緣發(fā)生碰撞（臺(tái)灣弧-陸碰撞帶）。然而，該構(gòu)造轉(zhuǎn)換區(qū)域的淺部速度結(jié)構(gòu)，尤其南海板塊俯沖形成的增生楔內(nèi)部的速度結(jié)構(gòu)特征以及俯沖板片內(nèi)部的地殼速度結(jié)構(gòu)缺乏精細(xì)的地震探測。除此之外，如何從洋洋俯沖演化到洋陸俯沖再過渡到臺(tái)灣造山帶，還缺乏深入系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，存在多種解釋觀點(diǎn)。

研究人員在“西太平洋地球系統(tǒng)多圈層相互作用”重大研究計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目等的資助下，聚焦南海東北部俯沖增生區(qū)，開展了大規(guī)模的主動(dòng)源海底地震儀廣角反射/折射地震探測實(shí)驗(yàn)。本研究聚焦Lx3測線，該測線垂直于馬尼拉俯沖帶走向，且橫跨南海海盆、馬尼拉海溝、增生楔與北呂宋海槽多個(gè)構(gòu)造單元。海底地震儀臺(tái)站數(shù)據(jù)質(zhì)量良好，記錄到南海陸緣下地殼高速層反射震相以及增生楔底部的反射震相，為速度結(jié)構(gòu)研究提供重要數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

研究人員利用射線追蹤與走時(shí)正/反演技術(shù)（RayInvr和Tomo2d），獲得了橫跨南海東北部俯沖消減區(qū)的正演和反演縱波速度結(jié)構(gòu)模型。他們綜合研究區(qū)周圍其他地震測線結(jié)果，共同分析討論增生楔的速度結(jié)構(gòu)特征，探究其在俯沖到碰撞過渡階段所產(chǎn)生的影響，從而建立了由南向北由洋洋俯沖轉(zhuǎn)變?yōu)榛￡懪鲎驳牡刭|(zhì)模型：在洋殼俯沖階段，增生楔規(guī)模較小，底部未存在速度異常體；在減薄陸殼俯沖階段（Lx3測線結(jié)果），增生楔增寬增厚，且底部增生低速異常體。這是由于南海減薄陸殼俯沖過程中，上地殼被部分刮擦下來增生到增生楔底部；在陸殼開始俯沖的初始碰撞階段，增生楔隆升至水面之上，底部的低速異常體受到壓實(shí)而速度增高；在碰撞造山階段，地殼的水平縮短和垂直隆升達(dá)到最大值，形成現(xiàn)今的臺(tái)灣。

該研究揭示了馬尼拉俯沖帶增生楔的速度變化，構(gòu)建了南海東北部由洋洋俯沖到碰撞造山的地質(zhì)演化過程，為理解南海東北部復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造演化提供了新的視角和重要的科學(xué)依據(jù)。

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